真空变压吸附提浓煤矿乏风瓦斯的抽真空排放过程

研究了活性炭的平衡吸附性能,计算出该种活性炭对甲烷和氮气的混合气体的分离因子为5.20,并采用以该种活性炭为吸附剂的三塔真空变压吸附装置,研究了循环流程中的抽排步骤对吸附分离效果的影响,并分析了影响抽排过程的因素。结果表明:引入抽排步骤可以在不改变吸附与解吸压力的情况下有效提高产品气中甲烷浓度。而甲烷浓度会随抽排比的增加而增加,但存在一个极限值,达到极限值之后趋于稳定。与此同时,回收率随抽排比的增加而不断下降。并且均压过程与吸附压力会影响抽排过程。与抽排气排空流程相比,采用抽排气回流流程可以有效地提高产品气甲烷回收率,但并不一定提高产品气甲烷浓度,存在一个临界抽排比,小于此值时,采用抽排气回流流程反而会降低产品气甲烷浓度。在吸附与解吸压力分别为140 kPa与14 kPa时,采用该流程可将0.2%的原料气提升至0.680%。

真空变压吸附沼气净化过程的仿真研究

真空变压吸附(VPSA)是一种气体分离技术,该技术运用在沼气净化过程还存在较多的问题,针对该过程吸附塔出口浓度出现的浓度峰问题,运用线性推动力模型(LDF)与Langmuir等温方程对其建立了数学模型,模拟分析了缓冲罐中杂质浓度对吸附步骤出口浓度的影响。结果表明:相同吸附时间下,随着吸附压的降低,二均降结束时会有更多的杂质进入缓冲罐,而缓冲罐中的杂质又会通过一均升步骤进入吸附塔,最终使得吸附步骤出口浓度曲线出现波峰,从而影响了吸附塔出口CH4含量。通过模型的分析,吸附时间随着吸附压不断降低而缩短,可以有效控制杂质进入缓冲罐,从而使吸附塔出口CH4含量提高。

新型真空变压吸附法模拟分离N2/CH4/CO2

依据活性炭对各组分吸附选择性差异,提出一种新型真空变压吸附(VPSA)工艺,可以在N2/CH4/CO2的三组分体系中富集CH4,该方法在传统的重组分提浓工序中加入了CH4和CO2产品气置换步骤,适用于对含低浓度CO2的煤层气甲烷富集。利用Aspen Adsorption软件对该过程进行模拟。原料气假设为体积分数9%CH4/6%CO2/85%N2,活性炭吸附剂对N2/CH4/CO2分离因子为1/4.15/10.62。在进料温度为298 K,吸附压力为0.6 MPa,解吸压力为-0.08 MPa条件下,运行稳态后能够将甲烷浓缩到体积分数77.172%,回收率高达97.923%。同时,CH4在轻重尾气中的体积分数分别仅为0.224%和0.673%。

真空变压吸附分离CH4/N2/O2实验、模拟与安评

针对CH_4/N_2/O_2混合物脱氧效果差以及安全性低等问题,采用实验室自制活性炭为吸附剂,通过数值模拟和实验进行了双塔真空变压吸附(VPSA)分离25%CH_4/59%N_2/16%O_2混合物的工艺研究。通过考察进料流量和置换流量对甲烷产品纯度和回收率的影响,实验验证了数值模型的准确性。在模拟和实验的基础上,对VPSA工艺全流程进行了系统的安全性分析,并针对存在安全隐患的过程,提出一种更为安全的VPSA工艺流程。研究结果表明,通过双塔VPSA可以获得甲烷纯度为51.36%的产品气,甲烷回收率可达85.65%,存在安全隐患的过程主要集中在吸附、均压和终升压步骤,通过原料气的惰化过程,可以实现VPSA工艺的安全操作。

双回流真空变压吸附空分模拟

双回流真空变压吸附(Duplex VPSA)是一种中间位置进料,塔顶和塔底分别采用轻、重组分回流的变压吸附过程,能够同时得到较高体积分数的轻、重组分产品。利用Aspen Adsorption模拟软件,以Li-X氧分子筛为吸附剂,对两塔Duplex VPSA空气分离进行了模拟研究。每个循环包含进料/轻组分回流、均压升、重组分产品升压、重组分回流/吸附、均压降、逆向降压6个步骤,在吸附压力200 kPa和解吸压力57 kPa下能够得到体积分数98.08%的氧气和体积分数97.57%的氮气,回收率分别为90.32%和98.89%。研究了不同进料位置、进料流量和回流比对产品气的体积分数和回收率的影响。结果表明,Duplex VPSA过程能够同时得到较高体积分数和回收率的氧气和氮气。

真空变压吸附提浓煤矿乏风瓦斯的排放气充压过程

针对传统的变压吸附循环不能很好地适应乏风瓦斯提浓的问题,建立了以活性炭为吸附剂的三塔真空变压吸附实验装置,提出了一种适合煤矿乏风瓦斯提浓的三塔排放气充压流程,以此提高煤矿乏风瓦斯的提浓效果,并对该流程进行了实验研究。结果表明:在变压吸附回收重组分甲烷的过程中,采用排放气从吸附塔上端充压可以有效降低排放气中甲烷的体积分数。在排放气甲烷体积分数相同的情况下,采用排放气充压可以延长穿透时间,提高产品气中甲烷的体积分数。随着排放气充压比的增大,产品气中甲烷的体积分数先上升,后趋于平稳;排放气中甲烷的体积分数则先下降,后趋于平稳。

双塔真空变压吸附富集煤矿乏风瓦斯的流程参数研究

在以活性炭为吸附剂的双塔真空变压吸附实验装置上,研究了双塔真空变压吸附法富集煤矿乏风瓦斯实验中流程参数对富集效果的影响。结果表明:在半周期、充压时间、上均压时间和下均压时间等四个流程参数中,半周期和上均压时间对产品气甲烷体积分数影响最大,其次为充压时间,对结果影响最小的是下均压时间;最好的均压方式是只有上均压,均压时间为0.5s;节流子孔径越小,产品气体积分数越高,减小节流孔径是提高产品气甲烷体积分数的方法之一。

真空变压吸附空分制氧等温与非等温过程模拟比较

应用动态柱穿透法测定的空气中氮-氧吸附平衡数据模拟两床真空变压吸附(VSA)空分制氧中等温与非等温过程;在VSA过程模拟中探讨了吸附压力、进料流量和冲洗比等过程操作条件以及吸附过程中温度的变化对产品气氧的纯度、收率和产率的影响,为VSA空分制氧过程提供一定的设计依据。

节能型真空变压吸附制氧(VPSA-O_2)技术

本文介绍了真空变压吸附制氧的原理、工艺流程及节能效果,阐述了VPSA-O_2的特点及选型原则。

真空变压吸附过程捕获烟道气中CO_2的数值模拟

真空变压吸附(VPSA)过程的影响因素很多,且为一组复杂的非线性关系。通过计算来了解各变量对过程分离性能的影响有着实验无法替代的作用。采用沥青基活性碳小球为吸附剂,建立了VPSA过程及其能耗计算的模型,模拟研究了P/F、真空压力和CO2进料浓度对VPSA过程分离性能及其总能耗的影响。研究结果表明:P/F存在一个最佳值,使得VPSA过程的总能耗最小;随着真空压力的减小,产品气的纯度和回收率均增大,风机能耗减小,真空泵能耗增大,总能耗增大;随着CO2进料浓度的增加,产品气的纯度和回收率均增大,相反地,风机、真空泵及过程总能耗均减小。

规整复合吸附剂真空变压吸附分离CH_(4)/N_(2)工艺模拟与分析

为减少甲烷排放,实现低浓度煤层气有效资源化利用,探究了使用规整复合吸附剂真空变压吸附富集低浓度煤层气的工艺。采用静态容积法测定了甲烷、氮气在规整复合吸附剂上的吸附等温线,同时建立了包括质量、热量和动量守恒在内的严格吸附床数学模型,设计了三塔连续进料的真空变压吸附工艺并进行模拟。分析了工艺达到循环稳态后吸附床层轴向温度分布和压力变化,并且探究了进料量、解吸压力、原料气中甲烷浓度和吸附压力对纯度、回收率、工艺能耗和吸附剂产率等工艺性能的影响。模拟结果表明,在进料量为100 L·min^(-1),解吸压力为0.1 bar(1 bar=0.1 MPa),原料气甲烷浓度为30%,吸附压力为3 bar时可以生产纯度为59.07%,回收率为93.64%的富CH4产品气,同时单位能耗为18.70 kJ·mol^(-1),吸附剂产率为4.56 mol·h^(-1)·kg^(-1)。表明规整吸附剂对CH4/N2具有良好的吸附分离效果,能够实现低浓度煤层气中甲烷高效富集。

真空变压吸附提纯沼气的实验

以煤基碳分子筛为沼气净化吸附剂,借助扫描电镜观察了碳分子筛的表面形貌,并通过物理化学吸附仪表征了碳分子筛的孔径分布。基于静态容积法测定了CO2与CH4在碳分子筛的静态吸附量,并估算了CO2与CH4在碳分子筛的动力学扩散系数。单塔穿透实验考察了吸附压力与进料流量对原料气中CO2穿透曲线的影响,选取吸附压力为0.3 MPa,进料流量为4 L·min-1进行两塔六步真空变压吸附提纯沼气的实验研究,并考察了吸附步骤时长与产品气冲洗率对CH4富集效果的影响。实验结果表明,吸附步骤时长为140 s,冲洗率为0.05时,产品气中CH4纯度可达98%,收率可达82%。

深冷法制氧和真空变压吸附制氧在富氧炼铜中的应用对比

本文分析了两种主要工业制氧方法——深冷法制氧和真空变压吸附制氧法的特点,指出深冷空气分离法在大型、特大型用氧场合具有优势,变压吸附制氧法在富氧炼铜方面得到了越来越广泛的应用。

真空变压吸附制氧过程中塔内氧含量变化规律研究

通过一套自建中试两塔真空变压吸附空分制氧试验装置,研究了不同真空度和产品气氧浓度时,均压、充压与吸附过程中塔内氧含量的变化规律。试验结果显示:均压过程中两塔不求均压平衡,以保证塔顶出口氧浓度高于大气中氧含量,即产品气氧浓度越高,均压压力可越低,而真空压力越低,均压压力需越高;充压与吸附过程中产品气氧浓度越高,塔内氧含量越高,即氧浓度的影响越显著,而真空压力对塔内氧含量影响不明显;吸附塔内存在边壁效应,且塔边壁的氧含量比塔中心较低。

真空变压吸附提纯沼气中甲烷的过程模拟

采用真空变压吸附工艺(VPSA)从组成为60%(V)CH_4、30%(V)CO_2和30%(V)N2的沼气中获得纯度大于95%的CH_4,以满足车用燃料的要求。通过测定CH_4、CO_2及N2在13X分子筛和碳分子筛(CMS)吸附剂上的吸附性能,将提纯CH_4的VPSA工艺分为两个阶段:第一阶段以13X分子筛为吸附剂,采用六床七步法以脱除CO_2;第二阶段以CMS为吸附剂,采用三床六步法以脱除N2。选择数学模型分别对CH_4、CO_2及N2混合气在13X和CMS上的穿透曲线计算,并与实验值进行对比,以验证其可靠性。基于所选数学模型,对两段VPSA工艺进行模拟,可获得CH_4纯度为99%,总回收率为65%;考察第一段工艺的操作压力及第二段工艺的吸附动力学参数对CH_4纯度和回收率的影响。结果表明:吸附压力升高,脱附压力降低有利于提高CH_4的纯度,但其回收率会降低;当CMS具备对CH_4吸附速率较低、N2吸附速率较高的吸附特性时,可获得纯度大于99%的CH_4,这对CMS吸附剂的研发有一定的指导作用。

HX-6000型VPSA-O_2真空变压吸附制富氧装置的设计与应用

介绍了6000m^3/h真空变压吸附制氧装置的基本原理、工艺流程,对吸附法和深冷法的特点进行了比较。

真空变压吸附法在煤矿低浓度瓦斯提浓回收中的应用与研究

根据真空变压吸附法原理,研究原料气的甲烷浓度低于12%时,通过6个真空变压吸附塔,使用了高效低压的甲烷专用AS吸附剂和HX-CH4吸附剂,可使产品气的甲烷浓度一步就达到30%以上。同时吸附塔内采用了多层复杂的静电消除设施,以使带电面积不大于25cm2,确保安全。

真空变压吸附制氧工艺设备选型及设计

从动力设备、程控阀门、吸附塔结构设计和吸附剂四个方面,详细分析了真空变压吸附制氧工艺设备的选型和设计方法,并应用于实际工程项目。指出了在设计选型中的注意事项。

真空变压吸附制氧系统在浆厂的应用

介绍了山东某硫酸盐化学漂白木浆厂一期真空变压吸附(VPSA)制氧系统的工艺流程、关键材料与设备以及影响氧气产量和浓度的主要因素、工艺操作中需要注意的事项。

真空变压吸附制氧系统中分子筛粉化原因分析与解决方案

以两套250Nm^(3)/h产富氧能力的真空变压吸附制氧装置实际运行情况为例,对运行中存在的分子筛跑料和粉化问题进行分析,针对各项原因进行操作调整和对设备结构进行改造,最终解决了分子筛吸附罐跑料及粉化现象。